Gli scienziati hanno scoperto che un materiale con una formula trovata in natura, la miassite, è in grado di supercondurre a basse temperature senza utilizzare i tipici artifizi quantistici, rendendolo il primo superconduttore non convenzionale del suo genere. Pochi materiali hanno lo straordinario talento di trasportare una corrente praticamente senza resistenza in quella che è conosciuta come superconduttività. La più piccola manciata di questi si trova in natura.
Miassite: un superconduttore non convenzionale
I superconduttori sono affascinanti e anche estremamente utili perché conducono l’elettricità senza perdita di energia. Questo è tipicamente dovuto al fatto che i loro elettroni condividono l’identità in quelle che sono note come coppie di Cooper, consentendo loro di scivolare attraverso un mix di atomi con relativa facilità.
Le coppie di Cooper nei superconduttori non convenzionali si collegano in modi che non erano stati descritti nei primi modelli sulla superconduttività, modi che significano anche che compaiono a temperature più elevate.
Attraverso una serie di dettagliati test di laboratorio, un team internazionale di ricercatori ha scoperto che il minerale miassite, già noto per essere un superconduttore può mostrare le proprietà di un superconduttore non convenzionale.
Il fatto che la miassite sia presente in natura, oltre ad essere qualcosa che gli scienziati possono sintetizzare in laboratorio, la rende ancora più rara. Vale la pena tuttavia sottolineare che è improbabile che i pezzi di miassite trovati in natura abbiano mai la purezza necessaria per funzionare come superconduttore non convenzionale.
“Intuitivamente si pensa che si tratti di qualcosa che viene prodotto deliberatamente durante una ricerca mirata e che non può esistere in natura“, ha dichiarato il fisico Ruslan Prozorov della Iowa State University: “Ma si è scoperto che è così”.
Eseguiti tre diversi test per stabilire se la miassite fosse un superconduttore non convenzionale
Sono stati utilizzati tre diversi test per stabilire se la miassite fosse un superconduttore non convenzionale, incluso il test della profondità di penetrazione di Londra, che misura la reazione del materiale a un debole campo magnetico.
Un altro test sulla miassite ha previsto la creazione di difetti nel materiale, che possono influenzare la temperatura alla quale diventa un superconduttore non convenzionale. I superconduttori non convenzionali sono molto più sensibili al disordine causato da questi difetti rispetto ai materiali superconduttori convenzionali.
La scoperta è stata fatta come parte degli studi volti a trovare nuovi materiali innovativi per far avanzare campi come la scienza quantistica. Questo ha portato il team alla miassite (Rh 17 S 15 ), che ha combinato un elemento ad alto punto di fusione (rodio) con un elemento volatile ( zolfo ).
“Contrariamente alla natura degli elementi puri, abbiamo imparato l’uso di miscele di questi elementi che hanno consentito la crescita dei cristalli a bassa temperatura con una pressione di vapore minima“, ha spiegato il fisico Paul Canfield della Iowa State University.
“È come trovare una buca nascosta piena di grossi pesci grassi. Nel sistema Rh-S abbiamo scoperto tre nuovi superconduttori“.
La natura unica della miassite
Paul Canfield, illustre professore di fisica e astronomia presso l’Iowa State University e scienziato presso l’Ames Lab, ha esperienza nella progettazione, scoperta, crescita e caratterizzazione di nuovi materiali cristallini. Ha sintetizzato cristalli di miassite di alta qualità per questo progetto.
“Sebbene la miassite sia un minerale scoperto vicino al fiume Miass nell’oblast di Chelyabinsk, in Russia“, ha detto Canfield: “È un minerale raro che generalmente non cresce come cristalli ben formati”.
I superconduttori sono già ampiamente utilizzati in tecnologie come gli scanner MRI e i grandi acceleratori di particelle, ma qui c’è molto più potenziale. Data la natura unica della miassite, potrebbe rappresentare una parte importante di tale potenziale, soprattutto nella sua forma pura e sintetizzata.
I superconduttori non convenzionali possono essere complessi, ma sono anche entusiasmanti, perché promettono di sbloccare nuove scoperte nel campo della fisica e nuovi usi per la tecnologia dei superconduttori.
“Scoprire i meccanismi alla base della superconduttività non convenzionale è fondamentale per applicazioni economicamente valide dei superconduttori“, ha concluso Prozorov.
